Come Calcolare lo Spessore di un Rotatore di Polarizzazione
Lastra di fase, rotatore di polarizzazione, lastra di ritardo, waveplate — chiamalo come vuoi, un dispositivo che può alterare la direzione o il carattere della polarizzazione di un fascio laser è molto più comodo che ruotare il laser su un lato. Prendi una lastra di materiale birifrangente e calcoliamo quanto deve essere spessa.
Occorrente
- Carta e matita o calcolatrice
Istruzioni
Determinazione dello spessore di un rotatore di polarizzazione
Trova gli indici di rifrazione per il tuo materiale birifrangente alla lunghezza d'onda che userai. I materiali birifrangenti hanno due indici di rifrazione per la luce polarizzata in direzioni ortogonali, e questi indici cambiano in funzione della lunghezza d'onda. Un catalogo materiali o risorsa online ti darà gli indici necessari.
Come esempio, useremo la calcite a una lunghezza d'onda di 590 nanometri. I due indici per la calcite sono 1,658 e 1,486.Sottrai i due indici per trovare la misura della birifrangenza.
Per il nostro esempio, la calcite, la differenza è 0,172.
(Nota: per alcune applicazioni il segno della differenza è importante, poiché alcuni cristalli sono otticamente negativi e altri positivi. Non ci preoccupiamo di questo qui, ma se lo facessimo, il catalogo ci direbbe che la calcite è otticamente negativa.)Determina quanta rotazione di polarizzazione vuoi. Tipicamente, le waveplate sono usate per introdurre ritardi di fase di mezza onda o un quarto d'onda. Una lastra a quarto d'onda inserita in un fascio cambia la luce linearmente polarizzata in luce ellitticamente polarizzata, mentre una lastra a mezza onda ruota un fascio linearmente polarizzato a un diverso angolo di polarizzazione.
Per il nostro esempio, cerchiamo un ritardo di un quarto d'onda.Calcola lo spessore usando la relazione:
t = (lambda/delta) * wavefraction
dove lambda è la lunghezza d'onda, delta è la misura della birifrangenza, e wavefraction è il ritardo di polarizzazione desiderato, misurato in frazioni d'onda.
Per il nostro esempio, cercando un ritardo di quarto d'onda nella calcite a 590 nm, lo spessore è t = ((590×10⁻⁹)/(0,172)) × (1/4) = 0,86 × 10⁻⁶ metri, ovvero meno di 1 micron!Aggiungi altro spessore! Anche se matematicamente corretto e questa lastra di fase farebbe esattamente ciò che vogliamo, è così sottile che sarebbe estremamente fragile, se non impossibile da produrre. Invece di calcolare per una differenza di fase di un quarto d'onda, calcoleremo per una differenza di fase di circa 10 1/4 onde. Questo ci dà uno spessore di circa 35,2 micron, che è almeno verso valori ragionevoli. Finché includi la differenza di fase "extra" non intera che vuoi, puoi rendere la waveplate più spessa con questo principio.